Korrosion durch geladene Tropfen
Wassertröpfchen schädigen Oberflächen über einen bislang übersehenen Effekt. Dazu braucht es weder mechanische Belastung noch chemische Veränderungen – es genügt eine elektrische Ladung.
Während ein Tropfen über Kunststoff, Glas oder andere Materialien gleitet, kann er sich elektrisch aufladen. Dieser sogenannte triboelektrische Effekt hat eine zuvor unentdeckte Nebenwirkung: Die Ladung nutzt die Oberfläche ab. Das hat eine Arbeitsgruppe um Physiker Hans-Jürgen Butt vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz bei Experimenten herausgefunden. Zu den bekannten Verschleisseffekten durch mechanischen Abrieb und Chemikalien kommt damit ein weiterer Faktor hinzu, der die Lebensdauer von Werkstoffen begrenzt.
Bei seinen Versuchen liess das Forschungsteam zunächst ungeladenes Wasser tröpfchenweise auf ein mit Teflon beschichtetes Plättchen fallen. Unter dem Mikroskop waren auch nach 3000 Durchgängen keine Schäden zu erkennen. In anschliessenden Versuchsreihen liefen die Tropfen zunächst über unterschiedliche Materialien: das Blatt einer Zimmerpflanze, eine PVC-Schaumplatte, Polystyrolglas oder wasserabweisend beschichtetes Glas. Dabei luden sich die Tropfen jeweils triboelektrisch auf, was das Team durch Messungen nachwies. Erst danach prallten sie 3000-mal auf das Teflonplättchen.
In jedem der vier Szenarien zeigten sich nun deutliche Veränderungen am Teflon. An manchen Stellen war die 60 Nanometer dünne Schicht – das entspricht etwa einem Tausendstel der bei Bratpfannen üblichen Dicke – sogar komplett durchkorrodiert. Als Ursache vermutet die Forschungsgruppe Entladungen beim Auftreffen, welche die Beschichtung besonders dort angreifen, wo sie bereits kleine Defekte aufweist. Einmal geschädigte Stellen würden sich dann rasch mit jedem weiteren Tropfen vergrössern.
Offenbar verringert also bereits die Ladung, die ein Tropfen durch Alltagsgegenstände aufnimmt, die Haltbarkeit einer getroffenen Oberfläche entscheidend. Die Erkenntnisse könnten bei vielen Prozessen helfen, bisher unerkannte Ursachen von Korrosion zu identifizieren, hofft die Forschungsgruppe in ihrer Arbeit.
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